經(jīng)編機(jī)梳櫛電子橫移機(jī)構(gòu)及控制

　　□拂曉職業(yè)大學(xué)電子工程系 吳永春
　　
　　
　　目前，經(jīng)編機(jī)制造技術(shù)正朝著高速、高效、高可靠性、高穩(wěn)定性的方向進(jìn)展，具有自動化程度高、適用性廣、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，可以滿足服飾用品、裝飾用品及產(chǎn)業(yè)用面料品迅速進(jìn)展需求的設(shè)備已經(jīng)成為今后的進(jìn)展趨勢。梳櫛橫移機(jī)構(gòu)是經(jīng)編機(jī)中一個關(guān)鍵的、具有較高技術(shù)含量的機(jī)構(gòu)，它可將經(jīng)紗墊于針上織成具有肯定組織結(jié)構(gòu)的針織物物。該機(jī)構(gòu)通常有花板式和凸輪式兩種。花板
　　
　　
　　目前，經(jīng)編機(jī)普遍采納有三種執(zhí)行結(jié)構(gòu)操縱電子橫移：“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)－滾珠絲桿”機(jī)構(gòu)、“直線伺服電機(jī)直驅(qū)”機(jī)構(gòu)及“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)－減速器”機(jī)構(gòu)。多梳櫛數(shù)控經(jīng)編機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、生產(chǎn)效率高、維護(hù)簡單、穩(wěn)定可靠等優(yōu)異性能，能生產(chǎn)不同厚度的織物，具有很強(qiáng)的可操作性，適應(yīng)性和靈敏性。

　　由于具有織造品種多、周期短等特點(diǎn)，因此在激烈的市場競爭中，經(jīng)編機(jī)逐漸得到了人們的重視。目前，經(jīng)編機(jī)機(jī)電一體化已成為進(jìn)展趨勢。雖然國內(nèi)對經(jīng)編機(jī)電子送經(jīng)、電子牽拉系統(tǒng)已有了較為深入的研究，但對經(jīng)編機(jī)梳櫛電子橫移的休閑研究還較少。

　　電子橫移系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　采納伺服電機(jī)系統(tǒng)的電子梳櫛橫移機(jī)構(gòu)可以省去體型笨重的花盤/鏈塊以及行程變換裝置，伺服電機(jī)作為梳櫛橫移機(jī)構(gòu)的源動力。經(jīng)編機(jī)的每把梳櫛都配有一臺伺服電機(jī)，伺服電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)經(jīng)機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)帶動梳櫛進(jìn)行橫移。

　　伺服電機(jī)－滾珠絲桿橫移機(jī)構(gòu)主要由伺服電機(jī)、同步帶傳動機(jī)構(gòu)、滾珠絲桿副、直線導(dǎo)軌和滑塊、頂桿和張緊拉簧構(gòu)成。電機(jī)軸和滾珠絲桿之間通過同步帶傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，滾珠絲桿帶動滑塊機(jī)構(gòu)作直線移動，滑塊的一端裝有頂桿并通過張緊拉簧作用于梳櫛。梳櫛橫移的運(yùn)行過程如下：當(dāng)電機(jī)接收進(jìn)行橫移的操縱信號后，電機(jī)軸以設(shè)定好的休閑曲線轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，電機(jī)軸通過同步帶傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接的滾珠絲桿也相應(yīng)轉(zhuǎn)過肯定比例的角度，滾珠絲桿驅(qū)動和之相配合的螺母將回轉(zhuǎn)休閑轉(zhuǎn)化為直線休閑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推動梳櫛進(jìn)行橫移的操作。

　　此梳櫛電子橫移結(jié)構(gòu)中重要的部分是伺服電機(jī)、同步帶傳動機(jī)構(gòu)和滾珠絲桿結(jié)構(gòu)。伺服電機(jī)可以接受來自主軸任何角度的信號驅(qū)動梳櫛進(jìn)行橫移，精度高且操縱方便；滾珠絲桿的作用在于將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)休閑化為直線休閑；同步帶傳動機(jī)構(gòu)用來連接電機(jī)軸和滾珠絲桿，對于系統(tǒng)有減振和緩沖的作用。

　　這種方式被生產(chǎn)裝配車間廣泛采納，具有易于操縱、成本相對較低、運(yùn)行時噪聲較小、隨動性好等優(yōu)點(diǎn)，它采納滾珠絲桿這一轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了梳櫛高定位精度的間歇式橫移，極大降低了梳櫛橫移的沖擊。

　　直線伺服電機(jī)提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度

　　直線伺服電機(jī)直驅(qū)的梳櫛電子橫移機(jī)構(gòu)主要由直線伺服電機(jī)、直線導(dǎo)軌滑塊副、梳櫛頂桿、張緊彈簧和梳櫛組成。直線伺服電機(jī)驅(qū)動的傳動裝置，不需要任何轉(zhuǎn)換裝置而直接產(chǎn)生直線推力，因此，它可以省去中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，簡化了整個裝置或系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，保證了運(yùn)行的可靠性，提高了休閑傳遞效率。

　　機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時，主操縱器接收來自主軸的橫移觸發(fā)信號，并在存儲器中得到相應(yīng)編織的花型數(shù)據(jù)及橫移量，向直線伺服驅(qū)動器發(fā)出休閑指令，由伺服電機(jī)驅(qū)動梳櫛作橫移休閑。直線伺服電機(jī)內(nèi)置的直線完柵或磁柵尺將電動機(jī)的位移量轉(zhuǎn)換為位置脈沖信號，傳送至伺服驅(qū)動器作為反饋信號。

　　“伺服電機(jī)－減速器”電子橫移的主要結(jié)構(gòu)是伺服電機(jī)、減速器、鋼帶、鋼繩、氣缸以及傳動輪。旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和減速器連接，減速機(jī)用于放大伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，減速機(jī)的輸出軸上裝有轉(zhuǎn)輪，鋼帶的一端固定在轉(zhuǎn)輪上，鋼帶的另一端連接梳櫛，梳櫛的另一端通過滑輪、氣缸等機(jī)構(gòu)張緊。

　　氣缸有三種作用，一種作用是在伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)時，通過氣缸反作用力驅(qū)使梳櫛反方向移動；第二種作用是保持鋼絲結(jié)構(gòu)的梳櫛張緊；第三種作用是用于克服減速機(jī)的回程間隙。

　　氣缸氣壓的恒定有利于梳櫛橫移休閑的平穩(wěn)，這種電子梳櫛橫移機(jī)構(gòu)體積小、重量輕，比較適合于在其上安裝較少導(dǎo)紗針的花梳橫移驅(qū)動。

　　橫移操縱要求平穩(wěn)高速

　　在電子橫移系統(tǒng)中，梳櫛的橫移休閑啟動特別頻繁，要求梳櫛能在極短的時間內(nèi)加速并能在高速行程中剎那停準(zhǔn)定位。即要求梳櫛橫移運(yùn)行平穩(wěn)，同時要求梳櫛橫移高速和精確定位。因此，休閑平穩(wěn)、高速、高精度定位的電子橫移操縱是核心技術(shù)。在橫移過程中系統(tǒng)能否達(dá)到期望的要求會受多種因素的影響，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)觀看發(fā)覺影響梳櫛橫移休閑主要有主軸角度檢測、傳動方式等對梳櫛橫移等影響因素。

　　主軸位置信息通過主軸信號裝置監(jiān)測并將傳送給操縱系統(tǒng)，以操縱梳櫛在相應(yīng)區(qū)域橫移。主軸信號裝置對主軸位置的讀取精度直接影響著梳櫛橫移的起始時間，它將各梳櫛的同意橫移時間所對應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角輸入操縱系統(tǒng)分別作為橫移觸發(fā)信號。絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器為256線，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周編碼器輸出256種編碼，即0～255。機(jī)器主軸和編碼轉(zhuǎn)軸以1︰1連接，編碼器的一個量化單位為主軸轉(zhuǎn)角的1.406°(360°/256)。主軸編碼器的分辨率越高，調(diào)整梳櫛橫移的起始時間越精準(zhǔn)，越有利于橫移系統(tǒng)休閑性能的提高。

　　“伺服電機(jī)－滾珠絲桿”機(jī)構(gòu)的工作原理是通過滾珠絲桿把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)休閑轉(zhuǎn)換為梳櫛的直線休閑，實(shí)現(xiàn)梳櫛的橫移。影響梳櫛橫移的精度包含滾珠絲桿的精度、伺服電機(jī)和滾珠絲桿的傳動精度和滾珠絲桿定位端軸承的軸向定位精度。通常情況下梳櫛的橫移范圍小，滾珠絲桿長期在小位移量的范圍內(nèi)高速往復(fù)休閑，簡單造成局部磨損而降低精度，這種影響因素難于解決。伺服電機(jī)和滾珠絲桿采納同步帶連接，同步帶的傳動效率、回程間隙和同步帶的彈性變形影響梳櫛橫移休閑精度，采納伺服電機(jī)和滾珠絲桿直連的結(jié)構(gòu)可以解決這種影響因素，但是，直連結(jié)構(gòu)不適合于對橫移機(jī)構(gòu)外形尺寸要求較高的場合。

　　梳櫛頂桿長度影響橫移精度

　　在成圈過程中，梳櫛進(jìn)行擺動和橫移貼合休閑，倘若梳櫛橫移量為零時其擺動曲線為以梳櫛頂桿的外側(cè)端點(diǎn)為圓心的弧線，梳櫛頂桿長度越長，梳櫛擺動的弧度越小，反之越大。即使在沒有橫移量時，梳櫛因擺動也會有肯定程度的橫移休閑。頂桿的長度越短，則產(chǎn)生的橫移偏差越大，因此梳櫛頂桿的長度完量長些。

　　在梳櫛橫移執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，梳櫛橫移驅(qū)動裝置和梳櫛安裝是否在同一平面上將決策梳櫛橫移的位移傳遞誤差。一旦不在同一平面上，驅(qū)動裝置產(chǎn)生的位移量通過頂桿傳遞到梳櫛，位移的傳遞將產(chǎn)生誤差，影響橫移的精度。因此，在梳櫛擺動到其整個擺幅的中心位置時，要求驅(qū)動裝置、頂桿、梳櫛在同一個平面上，以使因梳櫛擺動而產(chǎn)生的橫移偏移降到低，從而大限度地提高梳櫛的位移精度。

　　梳櫛橫移的不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)各有利弊，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)需要選擇不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　經(jīng)編機(jī)的針前、針背橫移時間極短，因此，數(shù)控經(jīng)編機(jī)要求電子橫移系統(tǒng)在極短的時間內(nèi)驅(qū)動梳櫛完成“停止-移動-停止”的橫移休閑。梳櫛電子橫移休閑性能是影響經(jīng)編機(jī)速度提高的主要因素。比如，主軸信號裝置中選用高分辨率的絕對型編碼器，梳櫛橫移休閑的機(jī)械部件的整理精度要求較高和部件和部件之間的配合必須緊密，梳櫛橫移驅(qū)動裝置和梳櫛應(yīng)完量在同一平面，選用較長的梳櫛頂桿，有利于提高梳櫛的橫移精度。數(shù)控經(jīng)編機(jī)運(yùn)行時應(yīng)幸免機(jī)器發(fā)生共振，以免影響電子橫移系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

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